1、对湿陷性黄土地质中长输管道水工保护类型的介绍第 29 卷第 5 期石油工程建设 2003 年 10 月-k萎萎萎萎萎萎萎吴德胜(中国石油天然气管道第二工程公司,江苏徐州 221000)摘要:我国已建成的马一惠一宁线,陕一京线,靖一银线 ,靖一西线,涩一宁一兰线等都经过大量湿陷性黄土区域,湿陷性黄土地质水工保护质量的好坏,直接关系到管道的运行安全,使用寿命,经济效益.本文对湿陷性黄土区域长输管道水工保护进行了分类,并按其用途重点论述挡土墙,过水面,护岸和护坡等各种长输管道水工保护措施的作用,作法,适用范围及特点.以期抛砖引玉,使更多的人了解和重视长输管道水工保护工程.关键词:湿陷性黄土;长输管道
2、;水工保护;分类;适用范围 ;特点中图分类号:TV52 文献标识码:B 文章编号:10012206(2003)05 000704O 引言我国黄土地质分布很广,西起祁连山,东止太行山,南起甘肃岷山,陕西秦岭,河南熊耳山,伏牛山,北止陕西白于山,河北燕山等广大地域.我国已建的长输管道都经过湿陷性黄土区域,水工保护工程必不可少.设置水工保护的目的是消除管道及构筑物附近地基失稳,防止由地域环境的变化而影响管道的安全运行和使用寿命;防止因溪流和洪水冲击,山体滑坡,冲沟,河流改道,引起管道受力改变,整体变形,失稳,甚至悬空;防止因水土流失,造成管道裸露.水工保护既要避免永久征地,减少植被损伤,保护生态环境
3、,又要考虑黄土承载力,水保结构的弹性,温差,应力等;还要考虑所用原材料的产地,运距,造价,质量等.水工保护施工后能否达到理想的设计值,将直接影响管道的安全运行,使用寿命和经济效益.1 湿陷性黄土的特性黄土的矿物成因有别于其他一般土体的电子吸附胶结,黄土颗粒之间是盐粒胶结,这种胶结方式一旦遇水其土颗粒之间会快速散开,使土的力学强度显着减弱,这种特性即黄土的湿陷性,这种湿陷特性极易产生滑坡,塌方等灾害.黄土的另一特点即垂直节理较为发达,如果地面植被不好,或者地面散土防护层被水冲刷,雨水往往会沿着垂直节理面渗透,形成地下潜流,导致新的冲沟形成.这种冲沟坡陡沟深,不仅对埋地管道有极大的破坏力,而且也会
4、对地面建筑物形成很大威胁.黄土的第三个特性是渗透系数极低,远低于一般土颗粒 0.005的指标,这种极低的渗透系数如果在植被较好地带,或者地面散土薄层未被雨水冲掉的陡立地带,既使是小雨也可以形成灾害.基于黄土的特性,在管线水工保护上要特别注意黄土遇水湿陷,地基会失去强度的特点,修建水工保护工程时要注意对河水或地表散水排泄,因势利导,尽量疏通,防止地表水沿管线方向汇集,决不能把治理措施修成挡水工程.2 湿陷性黄土管线水工保护类型分析管线水工保护按不同依据有如下 3 种不同的分类.湿陷性黄土地质的管线水工保护工程按其用途可分为:挡土墙;过水面;护岸,护坡;挡水(防冲 )墙 ;水渠; 堵塞溶洞,鼠蛇洞
5、,裂纹等;特殊用途.按施工形式可分为:夯筑,叠垒,干砌石,浆砌石,混凝土预制后现场安装,混凝土现浇,干抛石,石笼,桩柱;按材质可分为:素土,灰土,固化剂,卵石,毛石,块石,混凝土,木质.下面仅就其用途分类进行论述.2.1 挡土墙挡土墙按断面形式可分为如图 1 所示的几种形式.?7?2003 年 l0 月石油工程建设第 29 卷第 5 期长方形正梯形棱形内斜形.外斜形外阶梯形内阶梯形图 1 挡土墙断面形式示薏挡土墙材质主要有:灰(素)土夯筑,固化剂拌土夯筑,草袋装灰(素) 土叠垒,干砌块(毛,卵)石,浆砌块( 毛,卵)石,条石码砌或下层干(浆)砌,上层叠垒 .(1)灰(素) 土夯筑:多在一般地段
6、和高差不大的地域作挡土墙,如耕种田的土埂.也可在坡地管沟内作挡土墙或防冲墙.特点是价格较低,取材方便,技术含量较低,施工方便,基本无需设备;但强度较低,抗冲击,抗倒覆,抗山洪能力较弱.(2)固化剂拌土夯筑:多在一般地段和高差较大的地域作挡土墙,如耕种内的田土埂和阶地,台地,山坡上的挡土墙,也可在坡地管沟内作挡土墙或防冲墙.特点是:价格较灰土挡土墙低,强度较高,抗冲击,抗山洪能力较强,施工技术含量较低,施工方便,基本无需设备;但固化剂需专业厂家生产.(3)草袋装灰(素)土叠垒:多在一般地段和高差较大的地域作挡土墙(如阶地,山坡上的挡土墙)或培补山体或堵塞溶洞;也可在陡坡地段管沟内作挡土墙或防冲墙
7、.特点是价格较夯筑高,取材方便,施工方便且技术含量较低,基本无需设备;但强度较低,抗冲击,抗倒覆,抗山洪冲刷能力虽较灰(素 )土夯筑型高 ,但较浆砌和混凝土现浇低.(4)干砌块(毛,卵)石:多在高差较大且下侧平坦,地质较坚固或常年基本无水冲刷的地域作挡土墙;也可在坡度较大地段坡底管沟外作侧挡土墙.特点是:价格较夯筑,叠垒高,较浆砌低;取材较方便,施工方便且技术含量相对较低,基本无需设备,滤水性好;强度较低,抗冲击,抗倒覆,抗山洪冲刷能力较灰(素) 土夯筑型高,较浆砌和混凝土现浇低.(5)浆砌块(毛,卵)石:多用于高差较大,常年有水流或有季节性洪水地域或较重要的公路,铁路,水渠内外侧的挡土墙;也
8、可用于坡度较大地段或石质管沟内挡土墙.特点:强度高抗冲击,抗倒覆,抗山洪冲刷能力强,且坚固,持久;但价格较高,施工较复杂,受环境和气温影响较大,施工设备较多(如水箱,搅拌机,发电机等),技术含量较高.滤水靠泄水孔,泄水孔施工工艺较复杂.(6)下层干(浆)砌,上层叠垒 :多用于高差大的山坡,高岩等处的挡土墙;也可用于乡村公路,支毛水渠内外侧的挡土墙.特点是:结构合理,强度高,抗冲击,抗倒覆,抗山洪冲刷能力高;但工程造价较高,材料较复杂,受环境和气温影响较大,施工设备(如水箱,搅拌机,发电机等)较多 ,技术含量较高.注:此类型有下部使用混凝土浇筑或石笼叠码,上部使用干(浆) 砌的.若附近能采购到条
9、石,挡土墙可选用条石清方后按“ 一顺一丁“ 码砌,该结构受力较好 ,强度高,成本较低,不受施工季节限制.2.2 过水面过水面分常年过水面,季节性过水面,冲刷性河流过水面,淤积性河流过水面,它们多与线路稳管一起综合考虑,相互配合.基本形式:混凝土连续浇灌,混凝土间断浇灌,浆砌石,石笼,干砌石或干抛石,可以单独使用,也可混合使用.2.2.1 混凝土连续浇灌过水面多用于常年过水但无冲刷或季节性过水面;也用于工程完成后冲沟,河流改道形成冲刷轻微的季节性冲沟,河流的过水面.如图 2 所示.图 2 混凝土连续浇疆过水面示薏2.2.2 混凝土间断浇灌过水面多用于现为淤积性河流,将来可能发生冲刷或季节性河流,
10、冲沟的过水面.其示意如图 3.图 3 混凝土间断浇灌过水面示意2.2.3 冲刷性河流,冲沟过水面?8?第 29 卷第 5 期吴德胜:对湿陷性黄土地质中长输管道水工保护类型的介绍 2003年 10 月多用于河床地质复杂,冲刷较重的河流,冲沟过水面,且根据流量和冲刷大小选用.防冲墙,挡土墙根据情况可用亦可不用,干抛石,干砌石,浆砌石,石笼视具体情况选用.其示意如图 4.层浆(干 )砌石图 4 冲刷性河流,冲沟过水面示意2.2.4 普通混凝土过水面多用于季节性过水面,左右高差不大,微弱冲刷或无冲刷.其示意如图 5.o图 5 普通混凝土过水面示意2.2.5 普通过水面多用于季节性水流急,瞬时洪峰大,冲
11、刷严重的冲沟,季节性河流的过水面.其示意如图 6.图 6 普通过水面示意2.3 护坡,护岸根据地形多采用石灰或固化剂拌土夯填(或袋装叠码),干砌石,浆砌石,混凝土(钢筋混凝土浇筑(或预制 ),条石码砌等进行护坡,护岸.护坡应与防冲墙,挡土墙相结合;护岸应与过水面,稳管相配合.(1)石灰,固化剂拌土夯填 :多用于坡地管沟回填地表以下 300mm 表层夯填,其作用防止表层水土流失,防止管沟变为排水沟.若坡地太陡,多采用袋装后叠码;若坡度大于 75.时可在管沟内袋装回填土并间加部分加强桩(如木桩加柳条,竹条,钢筋加线材,钢管加扁钢等);若用于护岸则须是水流很缓且流量较小的小溪或雪山溶化后形成的临时水
12、流.(2)干砌石护岸,护坡:护岸多用于冲刷较轻或淤积型的小型河流或冲沟;护坡多用在管沟两侧沟图 7 护坡示意2.4 防冲(挡水) 墙防冲墙可用灰土,固化剂拌土夯筑,也可采用浆砌毛(块,卵) 石;挡水墙多用石笼 ,浆砌,混?9?2003 年 lO 月石油工程建设第 29 卷第 5 期凝土现浇.(1)灰土夯筑: 用于地下或大部分地下 ,地面只露出 200ram 左右,只用于防雨水,不能防洪水.特点是材料简单,施工方便,不需要其他设备,价格较低;但强度较低,抗冲击能力弱.(2)固化剂拌土夯筑:一般只用于挡雨水 ,小汇水,小溪和缓流水.特点是材料简单,施工方便,不需要其他设备,价格较灰土低.强度较灰土
13、挡墙高.(3)浆砌毛(块)石:特点是强度较高,抗冲击能力较强;但毛(块) 石不是随地可得材料 ,其采购运输较困难;且须要搅拌机等设备,价格较前两种高.(4)石笼:用于水流急 ,流量大的河流 ,季节性河流,冲沟,多与护岸合用,也起挑水作用.有下抛毛石,上码石笼者;有下码石笼,上浇灌混凝土者;也可全用石笼叠码.石笼有方形,圆形两种,可单用,也可混用.施工时,基础要牢固,码放要合理,填笼石块大小应符合设计要求.特别是:耐冲击,强度高,整体性好,施工方便,经济合理且寿命长.但石笼过小,石笼易被洪水冲走;石笼过大,施工有难度.2.5 水渠水渠有素土夯筑,灰土夯筑,加固化剂拌土夯筑,浆砌毛(块,卵) 石,
14、混凝土浇灌,预制混凝土.(1)素土夯筑: 多用于耕地内水流平缓的小毛渠,其渠底与耕地平或低.特点是:就地取材,无需用其他材料和设备,工艺简单;但没有强度,水流急时易被冲刷.(2)灰土夯筑: 多用于水流较平缓的支渠 ,排水沟,其渠底与地面水平或略高;也可用于渠底低于地面的支渠和排水沟.特点是:较经济,施工设备少,施工技术,工艺简单;但强度较低,水流急或较大洪峰时易被冲刷.(3)固化剂拌土夯筑:多用于水流较急 ,流量较大的支渠,排水沟,渠底与地面稍高或水平;也可用于渠底低于地面的干渠,支渠和排水沟.特点是:经济,施工设备少,施工技术,工艺简单;但没有浆砌和混凝土浇筑的强度高,在水流特急或特大洪峰时
15、易被冲刷.(4)浆砌毛(块,卵):多用于水流急,流量大,水流期长的干渠,重要的支渠和排水沟,其渠底与地面水平或高出地面.特点是:耐冲击,强度高,寿命长;但造价较高,施工设备较多,施工技术,工艺较复杂.(5)混凝土(钢筋混凝土)浇灌 :多用于水流急,流量大,水流期长的重要干渠,支渠,其渠底高出地面.特点是:耐冲击,强度高,寿命长;但造价高,施工设备较多,施工技术,工艺较复杂,进料困难.(6)预制混凝土板(块):多用于用浆砌或浇铸时材料,设备进不去,且水流较急,流量较大,水流期较长的干渠,支渠和排水沟,其渠底低于地面或与地面水平.特点是:耐冲击,强度高,寿命长;但造价较高,施工技术,工艺较复杂,勾
16、缝难度大,要求高.2.6 填塞溶洞,鼠蛇洞,裂纹主要用素土夯筑,灰土夯填,袋装素(灰)土填堵已发现的溶洞,鼠蛇洞,裂纹;也可采用砂浆灌注的方法堵塞发现的小溶洞,鼠蛇洞,裂纹;还可以设防冲墙,防止冲刷管道,管道周围及管沟.2.7 特殊用途为防止山体,山坡滑坡和塌方,多采用浆砌或混凝土挡土墙,钢绳拉锚,钢管地锚,表层刷水泥浆,固化剂等措施加固塌方部位;也可直接保护管道如设防护墙,混凝土浇筑防护拱,设方涵或圆涵等.为防止洪水或瞬时洪峰,一般设置浆砌或混凝土引洪渠,排洪沟,人为的将水流定方位,定流向.为保护国家的古树,文物,名胜古迹的安全,一般采用浆砌防护墙或现浇昆凝土的保护措施.2.8 特殊地域为防止水流(洪水) 冲刷管道,造成水土流失,环境破坏,可根据具体地质,地域,排洪期,洪峰大小等因素,考虑种植草本或木本植物;设计柳工防,石工防,挡土墙,排洪沟等.作者简介:吴德胜(1958 一),男,四川南充人,工程币.主要从事管道施工和技术管理工作.收稿日期:20030417?10-
